Wapień to zbiorcze określenie na grupę skał osadowych, które składają się w co najmniej 50% z kalcytu, minerału utworzonego z węglanu wapnia. Jeśli część wapnia zostanie zastąpiona przez magnez, powstały wapń węglan magnezu skała nazywana jest wapieniem dolomitowym. Wapień ma różne pochodzenie i może być wytrącany w wodzie lub wydzielany przez organizmy morskie, takie jak koralowce; może również składać się z muszli martwych organizmów morskich.
Klastyczny i nieklastyczny
Istnieją dwa główne typy skał osadowych: klastyczna lub detrytyczna – składająca się z małych fragmentów skał – oraz nieklastyczna, zwana także chemiczną i nieorganiczną. Wapień klastyczny składa się z ziaren biogenicznych lub klastów, a nie z zerodowanych fragmentów skał, jak w przypadku piaskowców. Takie klasty biogenne to fragmenty muszli lub kości martwych organizmów morskich, które gromadzą się, opadając na dno morza lub innego akwenu. Rosną również w środowiskach morskich, takich jak rafy koralowe. Wapień nieklastyczny, taki jak trawertyny, powstaje w wyniku wytrącania się kryształów węglanu w płytkich wodach i wodach gruntowych, przy czym te ostatnie tworzą stalagmity i stalaktyty w jaskiniach.
Wietrzenie chemiczne i mechaniczne
Dwutlenek węgla w atmosferze wraz z tlenkami siarki i azotu w zanieczyszczonych regionach miejskich i przemysłowych rozpuszcza się w wodach opadowych i gruntowych, tworząc słabe kwasy. Kwasy te reagują z węglanami w wapieniu i rozpuszczają skałę, tworząc zapadliska i jaskinie. Wapień podlega również wietrzeniu mechanicznemu, zwłaszcza w suchym klimacie, przez ścierne działanie wiatru przenoszącego fragmenty skał i inne szczątki. To połączenie wietrzenia chemicznego i mechanicznego sprawia, że wapień jest bardzo podatny na niszczenie pod wpływem atmosfery.
Porowatość i złamania
Wapień powstały w wyniku nagromadzenia muszli i materiału szkieletowego ma wysoką porowatość początkową – termin odnoszący się do pustych przestrzeni pomiędzy fragmentami ciała stałego. Porowatość ta zmniejsza się wraz z zagęszczaniem w miarę upływu czasu, ponieważ osadza się więcej materiału i rozbija cement. Kwaśna woda z atmosfery lub gruntu rozpuszcza część tego zagęszczonego materiału, tworząc porowatość wtórną. Ruch Ziemi w czasie geologicznym powoduje pękanie wapienia. Wnikanie kwaśnej wody dodatkowo powiększa pęknięcia. Po odsłonięciu, ten efekt rozpuszczania pojawia się na powierzchni jako sieć szczelin i zapadlisk zwanych krasem.
Zalety i problemy inżynieryjne
Formacje wapienne, takie jak krajobrazy, jaskinie i rafy koralowe, stanowią spektakularne atrakcje turystyczne. Wapień, stosowany jako materiał budowlany, podlega wdzięcznemu i atrakcyjnemu procesowi starzenia przez wieki, pomimo jego podatności na niszczenie. Wysoka porowatość i puste przestrzenie w wapieniu sprawiają, że jest to wydajna warstwa wodonośna dla publicznych wodociągów w Teksasie, Irlandii i na całym świecie. Jednak formacje wapienne stwarzają poważne problemy inżynieryjne w budownictwie drogowym, tunelowym i budowlanym. Wgłębienia i stromo nachylone warstwy skalne nie zawsze mogą zostać zidentyfikowane podczas badania terenu budowy i mogą opadać, powodując nagłe zawalenie się fundamentów, budynków i tuneli.
